JPH01230797A

JPH01230797A - 耐食性と加工性に優れたＺｎ−Ｎｉ系複合電気めっき鋼板

Info

Publication number: JPH01230797A
Application number: JP63118116A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Shindo; 新藤　芳雄; Fumio Yamazaki; 文男山崎
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1987-11-26
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1989-09-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、耐食性、加工性などの諸性質に優れたＺｎ−
Ｎｉ系複合電気めっき鋼板に関するものである。

（従来の技術）すでに冷延鋼板の耐食性、塗装後の耐食性の向上及び加
工性を損なわず量産化できる表面処理鋼板として電気亜
鉛メツキ鋼板が汎用されていることは周知である。

ところが近年では寒冷地帯における冬期の道路凍結防止
用の散布塩に対する自動車の防錆鋼板として亜鉛メツキ
鋼板の使用が試みられ、苛酷な腐食環境での耐食性の要
求が増加する傾向にある。

これら亜鉛メツキ鋼板の耐食性の向上要求に対して亜鉛
のメツキ量（付着量）による耐食性の向上が知られてい
るが、メツキ量の増加以外の方法として亜鉛自身の溶解
を抑制するための合金メツキが数多く提案されている。

これらの多くは、Ｆｅ、Ｎｉ、　Ｃｏといった鉄族元素
を合金成分として含有するものであり、特に、　Ｚｎ−
Ｎｉ、　Ｚｎ−Ｃｏ合金めっき。

及びＺｎ−Ｆｅ合金めっきはその有用性が認められ実用
化に至っている。

（発明の解決しようとする課題）最近に至っては、金属以外の物質を共析させた複合めっ
きについても、種々提案されている。例えば、特開昭５
４−１４６２２８では、Ｚｎ−５ｉＯｚ、本発明者等の
特開昭６０−１４１８９８では、Ｚｎ−鉄族元素合金め
っき中に、ＳｉＯ□、ＴｉＯ□などを含有させる複合め
っき。

特開昭６０−１２５３９５．６１−２７０３９８ではア
ルミナをめっき層中しこ含有される複合めっきが開示さ
れている。

これらの複合めっきの耐食性は、アルミナ、ＳｉＯ２な
どの共析物質のめっき層内での均一性がポイン・２　ト
になっており、めっき条件や、組成の変動によっては共
析物質が凝集して塊状に共析したり、共枦量そのものが
不安定となり期待したような効果が発揮できない場合が
あり、極めて不安定である。

又、加工性の低下や寒冷地帯の如き、厳しい腐食環境下
では、なお耐食性不足である点が指摘される。

（発明の目的）本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、耐食性
、加工性等の諸性能に優れたＺｎ−Ｎｉ系複合電気めっ
き鋼板を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段）本発明は、以下の知見に基づいてなされたものである。

（１）共析物質としては、Ｓｉｎ、が最も耐食性上有効
であり、これが微細な状態でめっき層内に均一に共析し
て初めて耐食性は大１１に向上する。

（２）　ＳｉＯ□の共析促進剤としては、特開昭６０−
１４１８９８に示される如く、鉄族元素特にＮｉが有効
であるが、これらのみでは、ＳｉＯ２をめっき層内に安
定して共析させることが困難である。この解決策として
、Ｃｒ３＋の添加が極めて有効であり、めっき浴中にＣ
ｒイオンを共存させると、ＳｉＯ２を安定して、均一共
析させることが可能である。また、　ＣｒもＳＬＯ□と
共しこ誘起共析するため、耐食性は更に向上する。この
点が本発明の第１のポイントである。

これは、ＳｉＯ□の回りにＮｉイオン及びＣｒイオンが
吸着することによって、Ｓｉｎ２粒子間の反発力を増し
、その結果ＳｉＯ□の凝集が抑制され、微細な状態でＳ
ｉＯ２が安定してめっき層内に取り込まれるため、と推
定される。

（３）ところが、Ｚｎ金属とクロム金属の共析は困難で
あり、同じ＜ＮｉとＣｒを吸着させたＳｉｎ２粒子をＺ
ｎ金属内に析出させようとすると加工性が低下する。

これを良好にするには更にＦｅの添加が必要である。

すなわち、Ｆｅの効果は、ＳｉＯ２析出のために加えら
れたＣｒイオンが、Ｚｎ、　Ｎｉの均一な電析成長を阻
害し、均一性、平滑性に欠けためっき構造となってしま
うことを防止する点にある。この１７６の添加効果を見
出した点に本発明の第２のポイントがある。

この理由は明確ではないが、Ｓｕｎ、に吸着したＣｒイ
オンが電析する際、Ｆｅを介することによってのみ、　
　Ｚｎ−Ｎｉめっき層中で安定した構造をとることが予
想される。その結果、Ｚｎ−Ｎｉめっき層の均一な成長
を妨げることなく　、　Ｃｒ、　ＳｉＯ□が取り込まれ
、加工性の優れた構造になると推定される。

（４）更に、上層にＺｎもしくはＺｎ系合金めっきを薄
く施すと特に塗装機耐食性が向上する。

以上の知見に基づいて、更に詳細な検討を加えて成し得
たのが本発明である。すなわち、本発明の要旨は、鋼板
の表面に、Ｎｉ：　　１〜１５重量％、Ｃｒ：０．１〜
１０重量％、５ｉｏ２：　０．１〜ＩＯ重量％、　Ｆｅ
：　０．０１〜３重量％、残部がＺｎからなるＺｎ−Ｎ
ｉ系複合電気めっき層を形成してなる耐食性と加工性に
優れたＺｎ−Ｎｉ系複合電気めっき鋼板、及びさらに該
複合電気めっき層の上層にＺｎもしくはＺｎ系合金電気
めっき層を形成してなる耐食性と加工性に優れたＺｎ−
Ｎｉ系複合電気めっき鋼板である。

（作　用）以下に、本発明を更に詳細に説明する。

本発明のＺｎ−Ｎｉ系複合電気めっき層のＮｉ含有率は
１〜１５重景％に定めたが、これはメツキ浴中でＮｉを
Ｃｒと共にＳｉＯ□に吸着させ、ＳｉＯ２をめっき層中
に均一に分散、共析させやすい条件を主眼とし、かつＮ
ｉの合金効果を考慮しているためである。Ｎｉ含有率が
１重量％未満では、特に未塗装の耐食性が不十分であり
、１５重量％をこえると、特に加工性の低下が著しく、
好ましくない。

Ｃｒ含有率は、０．１〜１０重量％に定めたが、このよ
うな多量のＣｒ析出は、Ｆｅ、５ｉ０２の共存により可
能となる。Ｃｒの析出量は、ＳｉＯ□含有量とＦｅ含有
量に関係して決るが、０．１重量％未満では、耐食性向
上効果が認められず、１０重量％超では、効果が飽和し
、かつ、加工性が低下する。

Ｓｉｎ、含有率は、０．１〜ｌＯ重量％に定めたが、こ
れをめっき層内に安定して均一共析させるためには、Ｎ
ｉ、　Ｆｅの他にＣｒ３＋をめっき浴中に存在させてお
く必要がある。ＳｉＯ２は、耐食性向上に寄与するが、
これは雰囲気ｐＨに対する緩衝能をもつため、及び腐食
生成物の拡散を阻止するためと考えられる。ＳｉＯ２が
０．１重量％未満では、耐食性向上効果がなく１０重量
％超になると、加工性、めっき密着性が劣化して、好ま
しくない。

Ｆｅ含有率は、０．０１〜３重量％と定めたが、該複合
めっき鋼板におけるＦｅの役割は、主として、Ｃｒとめ
っき層主成分であるＺｎとの間に入って結合を助けるこ
と、及び加工性を良好ならしめる点にある。この意味で
、０．０１重量％未満では、上記効果がなく、３重量％
超では、上記効果が飽和するばかりでなく、未塗装の耐
食性が劣化してしまう。めっき付着量としては、１０〜
５０ｇ／ｍ２で、耐食性を十分確保できる。

このようにしてなる複合電気めっき鋼板は、単層のまま
でもよいし、上層にＺｎもしくはＺｎ−Ｎｉ、Ｚｎ−Ｆ
ｅ等のＺｎ系合金めっきを少電流してもよい。

上層に、ＺｎもしくはＺｎ系合金めっきを施す場合には
、１〜５ｇ／　ｍが望ましく、こうすることにより、安
定して良好な塗装抜駆食性が得られる。また、カチオン
電着塗装時の塗膜欠陥防止の上でも有利である。

めっき付着量としては、１０〜５０ｇ／ｍ”で耐食性を
十分確保できる。なお、Ｚｎ、　Ｎｉ、　Ｃｒ、　Ｓｉ
ｎ、、　Ｆｅ以外にもＣｏ、　Ｐｂ、　Ｓｎ、　Ａｇ、
　Ｉｎ、　Ｂｉ、　Ｃｕ、　Ｓｂ、　Ａｓ。

ＡＱ　、　Ｔｉ、　Ｎａ、　Ｐ、　Ｏ，Ｃ等が不可避的
に微量共析していても本質的に本発明の効果は変わらな
いものである。

製造方法に関して述べるならば、Ｚｎ２＋を３０〜６０
ｇ／　Ｑ　、　Ｎｉ”＋を５〜６０ｇ／　１１含有する
酸性電気めっき浴中にＣｒ３４を１〜３０ｇ／　Ｑ　、
　Ｓｉｎ□を５〜５０ｇ／Ｑ、Ｆｅ”＋を０．１〜１０
ｇ／Ｑ　共存させ、　ｐＨを１〜３、浴温を４０〜７０
℃として、電流密度５０〜３００Ａ／ｄｍ２で電気めっ
きすればよい。他にＮａ”、Ｋ”、ＮＨ４＋等の塩など
適当な電導助剤、はう酸等のｐＨ緩衝剤を含有させても
差し支えない。Ｃｒ源としては、硫酸酸性浴では硫酸Ｃ
ｒがよい。ＳｉＯ□は、水分散ゾル、コロイダルシリカ
、ドライシリカ、ヒユームシリカの何れを使用してもよ
いが、１次粒径１〜１００ｍμの微細なものが望ましい
。

本発明の構造は必ずしも鋼板の両面に対して用いる必要
はなく、用途に応じて片面のみに適用し。

他の面゛は鋼板面のまま、もしくは他のめっき層あるい
は有機皮膜を被覆しためっき層としてもよい。

本発明を適用する素地鋼板は通常ダル仕上げ圧延をした
軟鋼板であるが、ブライト仕上げ圧延をした軟鋼板、鋼
成分としてＭｎ、　Ｓ、　Ｐ等を多く含んだ高張力鋼板
、Ｃｒ、　Ｃｕ、　Ｎｉ、　Ｐ等を多く含んだ腐食速度
の小さい高耐食性鋼板でも適用可能である。

（実施例）冷延鋼板を、アルカリ脱脂し、５％硫酸で酸洗した後、
水洗し、以下の条件により、電気めっきを行なった。ポ
ンプ撹拌により液流速９０＋＋＋／ｍｉｎ、極間距離１
０ｍｍとし、浴温６０℃、ＰＨ２の硫酸酸性浴を用いた
。めっき浴に添加するＳｉＯ□としては、平均粒径１０
〜２０ｍμのコロイダルシリカ及び平均粒径３０〜５０
ｍμのドライシリカを用いた。めっき層中に含有するＮ
ｉ、　Ｃｒ、　ＳｉＯ２、Ｆｅの含有率は、めっき浴中
のそれぞれの添加量及び電流密度によりコントロールし
、目付量は２０ｇ／　ｒｒ？とした、１部については上
層に、ＺｎもしくはＺｎ系合金めっきを３ｇ／ボ施した
。

第１表にめっき鋼板の組成・及び耐食性、加工性評価結
果を示す。耐食性、加工性評価方法については以下の通
りである。

（１）耐食性評価方法 ■未塗装耐食性めっき材を裸のまま、下記サイクル腐食試験を３０サイ
クル行ない、板厚減少量で評価した。

０〜０．１ｍｍ　　　　　　　　　　　◎０．１−０．
２ｍｍ　　　　　　　　　　Ｏｏ、２〜０．３ｍｌ！ｌ
　　　　　　　　　Δ０．３ｍｍ〜　　　　　　　　　
　　　×■塗塗装後食食性漬型りん酸塩処理及びカチオン電着塗装（２０μ）を
行なった後、地鉄に達するクロスカットを入れ、下記サ
イクル腐食試験を５０サイクル行ない、クロスカット部
のふくれ巾で評価した。

０〜１ｍｍ　　　　　　　　◎ １〜３ｍｎ＋　　　　　　　　０３〜５ｍｍ　　　　　　　　　Δ ５ｍｍ以上　　　　　　　　× ■サイクル腐食試験（２）加工性評価方法５０φＸ２５１（の円筒プレス成形を行なった後。

テープ剥離を行ない、重量減少量で評価した。

０〜２ｍｇ　　　　　　　　◎ ２〜５ｍｇ　　　　　　　　。

５〜８ｍｇ　　　　　　　　Δ ８ｍｇ以上　　　　　　× 本発明例である実施例は、比較例に比して、耐食性、加
工性共に明らかに良好である。

（発明の効果）本発明は、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっきをベースとして、Ｃｒ
とＳｉＯ□をめっき層内部に均一に共析させることによ
り、耐食性を大巾に向上させたものであり。

かつ、Ｆｅを微量含有させて加工性も確保できたもので
ある。従って、自動車、家電製品などへの適用が十分期
待できる。

手続補正書昭和６３年６月ノロ日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋼板の表面に、Ｎｉ：１〜１５重量％、Ｃｒ：０
．１〜１０重量％、ＳｉＯ＿２：０．１〜１０重量％、
Ｆｅ：０．０１〜３重量％、残部がＺｎからなるＺｎ−
Ｎｉ系複合電気めっき層を形成したことを特徴とする耐
食性と加工性に優れたＺｎ−Ｎｉ系複合電気めっき鋼板
。
（２）鋼板の表面に、Ｎｉ：１〜１５重量％、Ｃｒ：０
．１〜１０重量％、ＳｉＯ＿２：０．１〜１０重量％、
Ｆｅ：０．０１〜３重量％、残部がＺｎからなるＺｎ−
Ｎｉ系複合電気めっき層と該複合電気めっき層の上層に
ＺｎもしくはＺｎ系合金電気めっき層を形成したことを
特徴とする耐食性と加工性に優れたＺｎ−Ｎｉ系複合電
気めっき鋼板。